半波整流器在变压器上是否特别坚固?


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在《实用的发明家电子书》第三版中。,作者建议不要使用半波整流器,因为它们效率低下并导致“ ...磁芯极化并在一个方向上饱和”。(第395页)这是否是一个真正的问题,并且长时间运行的半波整流器电源有哪些风险?


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我的变压器发生了灾难性故障,一次可能是由单波整流引起的。它用于卤素灯,具有调暗和全亮度模式。将其连接到230V电源时,灾难性的后果是12V卤素灯的蓝色闪烁。我怀疑小学和中学短路。
jippie

许多发光的门铃(又称“环境”门铃)在前门按钮中都有一个二极管,可为钟声提供连续的动力。我怀疑此应用程序中的电量很低,如果灯是白炽灯,它甚至可能未经过滤。这是一个很长时间运行的半波整流的真实例子。也许由于这些电路的低耗电对变压器的影响可以忽略不计?
菲尔

Answers:


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Hammond建议对半波整流的输出直流电流为变压器额定电流的0.28倍,对全波桥整流电流的额定直流电流为0.62倍。

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因此,如果您不介意使用2.2倍大的交流变压器(滤波电容器的尺寸是其两倍),则可以节省一些二极管。

由于电源变压器的最小公共尺寸为几瓦,因此如果电流要求适中,则可能是一个合理的选择。同样,您可以节省一个二极管压降,从而获得更高的电压。


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是。半波整流器仅吸收单向电流。这会导致铁心中的磁化强度产生DC偏置,从而使磁化强度曲线的中点偏离零。

这样做的结果是从电源汲取了高饱和电流脉冲,以及正常的负载电流。根据变压器绕组和铁心的详细信息以及负载的大小,这可能会或可能不会使变压器过热。

这是如何发生的非常微妙。Andy_aka和Dave Tweed(以及许多其他人)坚持认为,变压器“不应”表现出这种效应,次级电流不应影响铁芯中的磁通量。当然,对于具有超导初级绕组的理想变压器,它们是正确的,负载电流不会直接影响铁芯磁通。

但是,当您的示波器连接到一个真正的变压器,如记录在我的岗位这里在另一个论坛,你看到饱和行为显著转变。发生什么了?

单向次级电流导致单向初级电流被汲取。由于原边具有电阻,因此会导致电阻的单向电压降,从而在原边上产生偏移的DC电压。该电压使电流在初级电感中累积,从而在磁芯中产生稳定的磁通。

该通量累积到多远?没有核心饱和,它将无限期地建立。随着铁心的饱和,随着铁心进入饱和状态,变压器开始吸收大电流脉冲。这些大电流脉冲在初级绕组电阻中产生大电压脉冲,最终,当达到稳定状态时,由于单向负载导致的电压降将由由于饱和脉冲导致的电压降平衡。

变压器中的磁通已经移动,因此尽管输出电流是单向的,但输入的初级电流却是双向的,再次为零。

我的图表的快速键。

蓝色迹线-电源输入电压
紫色迹线-负载电压和电流
黄色迹线-电源输入电流

顶部示波器-空载变压器
中间示波器-正常电阻负载
底部示波器-整流电阻负载

观察黄色电流迹线,很明显,其效果是使初级电流返回到交流电流,因此它在Rp中产生的电压总体为零。


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磁芯中的磁场与负载电流无关。
戴夫特威德

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您有度量来支持吗?
Neil_UK

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不,只是基本的电磁场理论。你呢?
戴夫·特威德

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在另一个论坛中。我的新4通道Rigol亮起 也许您会解释所有曲线。这个特定的核心非常柔软,经过保守设计,因此不会饱和,但是可以显示出效果。其他核心更难。
Neil_UK

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该论坛帖子可以通过阻抗不太低的原边上的电压源很容易地解释。换句话说,半波整流器电流实际上导致驱动源波形的不对称。同样,由于磁化电流是由于原边的空载电感而引起的,所以当电压穿过零(90度偏移)时,您会看到饱和发生-这正是在那篇文章中所看到的,因此证明它是磁通电流而不是负载电流导致饱和。
安迪(aka)2016年

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变压器铁心的任何饱和都是由于磁化电流引起的,与由于任何负载而可能流过的电流无关。原因是由于负载产生的次级绕组中的安培匝数正好抵消了引起负载的初级绕组中的安培匝数。

这本书是错误的,原因如下:-

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  • 方案1是单匝初级绕组-它的作用类似于电感器,电流Im流动。
  • 在方案2中,初级绕组转换为两个平行匝。Im / 2在每个绕组中流动。
  • 方案3是一个基本的变压器。在输出端看到的电压与在输入端看到的电压相位相同。在场景2中必须是其他情况,绕组周围会有不正常的电流流动。
  • 方案4在次级上具有负载,并且次级中的电流必须与初级中的负载电流方向相反。

因此,给变压器次级负载加载不会增加饱和度。


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该答案未考虑变压器绕组电阻或漏感的影响。在较高负载的情况下,在整流二极管导通到负载的波形部分期间,R和L两端会出现电压降。该下降将降低铁芯看到的电压,从而导致磁化电流在周期的一半减少,而周期的另一半则减少。这可能导致变压器逐渐“步入”饱和状态。
ConduitForSale

@ConduitForSale磁化电流的峰值出现在电压的零交叉处,因此,对于磁电流(相隔90度),电阻负载电流峰值不会产生任何影响。
安迪(aka)2016年

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这就是为什么许多国家通过限制设备电源电流中偶次谐波的数量来隐式(或有时是明确地)禁止半波整流器的原因。这可能会导致配电变压器饱和。
ConduitForSale

漂亮的论点。但是,我想看看您对真实磁芯的测量,非线性磁导率导致饱和。
Neil_UK

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变压器的线圈电流引起H场,-d / dt B引起感应电压,包括抵消初级线圈电压并引起初级线圈电感的电压。-d / dt B是唯一实际上对外部电路有影响的东西,因此,次级电流的任何DC偏置都不会移动到初级电流,除非移动到B(H)曲线中的偏置位置。由于变压器饱和趋于快速建立,因此在某个点上-d / dt B会在电流涌入时突然击穿。一旦达到该点,变压器将仅提供DC电阻而不是电感,几乎占一半。


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否。“变压器上的硬”取决于所施加的功率。查看VA额定值。

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